CN101639614B - 投射式显示装置 - Google Patents

Abstract

一种透射式显示装置，具备：多个光源(7a～7d)；显示器件部(5)；对多个光源的输出光进行合成的光合成部(3)；将光合成部的输出光向显示器件部传播的聚光部(4)；以及利用显示器件部的输出光来透射影像的投射部(6)。此外，还具备：冷却部，具有在多个光源上分别配设的风扇(21a～21d)；以及控制冷却部的控制部(31)。控制部被输入与多个光源的点亮状况有关的信息，控制部根据该信息，控制冷却部的风扇的转速。对使用了多个光源的情况下的光源的温度管理进行高精度且可靠地控制，从而抑制光源的白化、寿命短、黑化、亮度差等，获得高品质和高可靠性。

Description

投射式显示装置

技术领域

本发明涉及一种具备对发光体的光源进行冷却的冷却机构的投射式显示装置，例如投影仪等。尤其涉及能够在使用了多个光源的投射式显示装置中适当地冷却光源的投射式显示装置的技术。

背景技术

作为用于获得大画面影像的装置，公知有如下这样的投影仪等的投射式显示装置：使用DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜器件)、液晶等的图像显示器件，利用影像信号对来自光源灯的光进行调整，形成并照射光学像，再通过投射透镜放大投射到银幕上。

在光源灯内封入有水银、稀有气体、卤化金属等，若向光源灯的电极施加规定的电压，则产生放电弧，内部被封入的气体对流。由于封入气体的对流，放电弧成为山形状的拱形，并靠近光源灯的上部，从而光源灯上部的温度上升。若光源灯的温度过度上升，则会产生白化、寿命短等问题。相反，在光源灯温度过低的情况下，会成为产生黑化(blacking)、光源的亮度降低等的原因。从而，光源的温度管理的好坏会给投射式显示装置的品质以及可靠性带来重大的影响。

特别是在以实现高亮度的投射图像为目的而使用了多个光源的装置(例如，参照日本专利第3581568号公报，日本特开第2000-171901号公报)中，很难进行光源的温度管理。即，在使用了多个光源的装置中，在一个光源产生问题而变为不点亮状态的情况下，只要其他的光源维持点亮状态，投射图像就不会中断，虽然具有上述这样的优点，但与光源的点亮有关的条件会变得复杂。在该情况下，对包括多个光源相互影响在内的光源的温度管理进行检讨是很重要的，以往，对于光源的温度管理，仅公知有对有关单一光源的冷却风扇的控制方法进行检讨的例子(例如，参照日本特开第2006-106409号公报)。

在使用了多个光源，并合成来自各个光源的输出光对显示器件进行照射，从而透射影像的情况下，需要注意到，除了存在被合成且作为有效光来使用的输出光的有效成分之外，还存在散逸的或进行不必要照射的无效成分。例如，在对来自多个光源的输出光进行合成的装置中，输出光的一部分不是有效光，而这一部分输出光照射到相对的光源上，使被照射的光源的温度上升。这是造成光源的白化、寿命变短等的问题的原因。

发明内容

本发明是为了解决这样的课题而作出的，其目的在于实现一种投射式显示装置，该使用了多个光源的投射式显示装置能够高精度地对光源的温度管理进行可靠地控制，从而抑制光源的白化、寿命短、黑化、亮度差等，实现一种高品质、高可靠性的投射式显示装置。

本发明的投射式显示装置具备：多个光源；显示器件部；光合成部，对所述多个光源的输出光进行合成；聚光部，将所述光合成部的输出光向所述显示器件部传播；以及投射部，利用所述显示器件部的输出光来投射影像。

为了达成上述的目的，本发明的投射式显示装置的特征在于，还具备：冷却部，具有分别配设在所述多个光源上的风扇；以及控制部，用于控制所述冷却机构，所述控制部被输入与所述多个光源的点亮状况有关的信息，所述控制部根据所述信息来控制所述冷却部的风扇的转速。

根据这样的构成，根据与多个光源的点亮状况有关的信息，能够控制在多个光源上分别配设的冷却机构的风扇的转速。从而，根据与多个光源各自的点亮状况有关的信息，控制冷却机构的冷却效果，对各个光源的发热进行适当的冷却。由此，既能够防止光源的白化、寿命变短等，又能够防止黑化、亮度差，能够实现可靠性高的投射式显示装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的投射式显示装置的主要部分的构成的立体图。

图2是上述投射式显示装置的光合成部的基本构成图。

图3A～图3C是上述投射式显示装置的光学系统的主要配置图。

图4A～图4D是上述投射式显示装置的设置姿态的说明图。

图5是对上述投射式显示装置的光学系统的一部分进行放大后的剖面图。

图6是上述投射式显示装置的光合成部的主要部分的立体图。

图7A和图7B是表示上述投射式显示装置的光合成部的光学特性的说明图。

图8是上述投射式显示装置的光源以及冷却风扇的控制的框图。

图9是表示上述投射式显示装置的冷却风扇的控制流程的框图。

具体实施方式

本发明的投射式显示装置以上述构成为基础，可以有以下多种方式。

所述多个光源可以包括至少一组相对的光源，所述控制部根据与所述相对的光源的点亮状况有关的信息，控制被配设在所述相对的光源上的冷却部的驱动电压，从而控制所述冷却部的风扇的转速。

根据这样的构成，根据与相对的光源的点亮状况有关的信息，能够控制在各个光源上配设的冷却部的驱动电压，从而控制冷却部的风扇的转速。从而，根据与相对的光源的点亮状况有关的信息来控制冷却部的冷却效果，例如，能够在相对的光源都点亮的情况下，提高冷却部的冷却效果等，对相对的光源的发热进行适当的冷却。由此，不容易产生光源劣化、寿命短等的问题，能够实现可靠性高的投射式显示装置。

此外，还具备检测所述冷却部的风扇的转速的旋转检测部，根据从所述旋转检测部输出的信息，将所述冷却部的风扇的转速控制为规定的转速。根据这样的构成，通过旋转检测部来检测冷却部的风扇的转速，能够将冷却部的风扇的转速控制为规定的转速，从而能够正确且可靠地控制冷却部的转速。

此外，还具备气温检测部、气压检测部以及设置姿态检测部，根据从所述气温检测部、所述气压检测部以及设置姿态检测部输出的信息以及与所述多个光源的点亮状况有关的信息，控制所述冷却部的风扇的转速。根据这样的构成，除了与光源的点亮状况有关的信息之外，还能够根据从气温检测部、气压检测部以及设置姿态检测部输出的信息，控制冷却部的风扇的转速。从而，关于投射式显示装置的设置，可以将设置场所的温度、高度、垂直或水平的设置姿态作为冷却部的控制要件。由此，能够提高冷却部的控制品质以及冷却效率，能够对光源进行更可靠且适当的冷却。

此外，在所述多个光源的各光源上配设的所述冷却部还具备导风通道以及在所述导风通道内设置的风量控制阀，根据与所述多个光源的点亮状况有关的信息，所述控制部控制所述冷却部的风扇的转速以及所述风量控制阀。

根据这样的构成，能够对冷却部的风扇的转速以及设置在冷却部的导风通道内的风量控制阀进行控制，能够高效且可靠地进行冷却部的控制。

下面，参照图1～图9，对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式)

首先，参照图1以及图2，对本发明的实施方式中的投射式显示装置(以下简称为本装置)的光学系统的概要进行说明。图1是表示本装置的光学系统2的概略构成的立体图，图2示出了光学系统2中的4灯合成光学系统的基本构成。

光学系统2使用了4个光源，具备光合成部3、聚光(condensing)部4、显示器件部5以及投射部6。如图2所示，光合成部3是对来自4个光源灯7a、7b、7c、7d的输出光进行合成的光合成机构。显示器件部5由DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜器件)等的图像显示元件构成。聚光部4是将来自光合成部3的输出光传播给显示器件部5的聚光机构。投射部6是利用来自显示器件部5的输出光来投射影像的投射机构。

如图2所示，4个光源灯7a～7d分别设置在断面形状是椭圆面的凹面镜8a、8b、8c、8d的内部。光源灯7a～7d使用了超高压水银灯，在凹面镜8a～8d的玻璃制材料的内面上形成有能够透射红外线且能够反射可见光的电介质光学多层膜。

以下，对光学系统2的主要构成以及功能进行描述。来自光源灯7a～7d的输出光通过凹面镜8a～8d而分别被聚光，光源像成像在合成棱镜9a、9b的镜面上，并被反射而射向聚光透镜10a、10b。

从合成棱镜9a、9b射出的光暂时发散后，经由聚光透镜10a、10b、11a、11b，会再次变为会聚光，在合成棱镜12的镜面再次被反射为发散光，然后经由聚光透镜13而到达聚光部4。

合成棱镜9a、9b、12是断面为等腰三角形的三角柱状，在光入射的面上形成有电介质多层膜镜，该电介质多层膜镜是通过低折射率材料和高折射率材料交互积层而成的。此外，为了使来自光源灯7a～7d的输出光聚光在微小的面积上，形成镜面的多层膜的材料使用耐热性好、对紫外线的性能好的材料。

聚光部4具备聚光透镜(未图示)以及镜(未图示)等，用于调整来自光合成部3的输出光的前进路径并向显示器件部5进行传播。

显示器件部5具备作为全反射棱镜(未图示)以及图像显示元件的反射型光阀(未图示)，用于形成投射图像。反射型光阀按各像素而呈矩阵状排列镜元件，根据影像信号来调整光的前进方向，使反射角变化而形成光学图像。

由显示器件部5形成的光学图像被输出至投射部6，通过投射部6的投射透镜而透射到银幕(未图示)上。

另外，在本实施方式中，作为光阀而使用了调整光的前进方向的反射型的光阀，在使用调整光的偏光方向及/或散射状态种类的光阀的情况下，或者在使用透过型光阀种类的情况下，也能够发挥相同的效果。

接着，参照图3A～图6，对本装置1的概略构成进行说明。图3A～图3C示出了构成本装置1中所搭载的光学系统2的主要机构部件的配置，图3A是主视图，图3B是俯视图，图3C是侧视图。

在本装置1中，如图3A～图3C所示，在壁体14的内部配置有光合成部3以及投射部6，该光合成部3以及投射部6是构成光学系统2的主要机构部件。投射部6的前端的投射透镜15突出于壁体14。在壁体14上设有脚部16a、16b、16c。

图4A～图4D是说明本装置1的多种设置方式的图。如图4A所示，通常在支持台17上放置本装置1，以在水平的状态下向银幕18投射的方式进行使用。但是，也能够以如图4B所示的状态或者如图4C以及图4D所示的状态来设置本装置1，从而进行显示图像的投射，图4B所示的状态是将本装置1安装在天棚19上，图4C以及图4D所示的状态是以垂直状态朝向正上方或正下方来设置本装置1。

图5是放大表示图3A～图3C中的一部分的平面构造的平面断面图，表示光合成部3中相对的两个光源灯7a以及7b的相互关系，以及对光源灯7a、7b设置的冷却机构的构成例。

分别设在凹面镜8a、8b内部的光源灯7a、7b构成为其光轴20a、20b一致。此外，光源灯7a经由导风通道22a与离心式风扇(centrifugal fan)(以下简称为冷却风扇)21a连接，所述导风通道22a在内部具备的风量控制阀23a。同样地，光源灯7b经由具备风量控制阀23b的导风通道22b，与冷却风扇21b连接。24a、24b、24C、24d是导光管。

构成光合成部3的另一对相对的光源灯7c、7d的相互关系以及冷却机构的构成与图5所示的光源灯7a、7b相同。

图6是表示本装置1的光合成部3的主要部分的立体图。该图示出了光合成部3的全部构造收容了二组相对光源灯7a～7d的凹面镜8a～8d的配置形态。

来自光源灯7a、7b的输出光经凹面镜8a，8b反射后，以光轴一致的状态在导光管24a、24b内前进。另外，通过第1合成棱镜9a再次被反射，经由聚光透镜10a、11a而到达第2合成棱镜12，并与来自另一对的相对光源灯7c、7d的输出光合成。

此外，通过冷却风扇21a、21b、21c、21d分别进行送风，能够对光源灯7a～7d点亮时的发热进行冷却。另外，通过使风量控制阀23a、23b等(参照图5)动作，能够调节从冷却风扇21a～21d供给的风量。

风量控制阀23a例如构成为能够调整图5的导风通道22a的断面中的、与纸面垂直的方向上的上部侧和下部侧的风量，以使该上部侧和下部侧的风量不同。由此，能够控制使得光源灯7a的上部侧或下部侧中的一侧比另一侧冷却效果更强。这样的控制对于根据本装置1的设置形态而进行适当的冷却是有效的。

接着，对作为本发明的特征的本装置1的光源灯7a～7d的温度管理的控制进行说明。

图7A、图7B示出了光源灯点亮情况下的输出光的光学特性。如图7A所示，来自光源A的输出光在凹面镜MA以及棱镜P中被反射，变为发散光a、b，并作为有效光在光路径上前进。另一方面，如图7B所示，除了发散光a、b之外，还存在偏离棱镜P的光束c、d。该光束经相对的光源B的凹面镜MB的反射到达光源B。从而，若光源A、B同时点亮，则相互受到输出光的一部分的照射，相对于仅点亮一个光源的情况，光源的温度上升变大。

这样，在使用多个光源并合成来自各个光源的输出光对显示器件进行照射，从而透射影像的情况下，需要注意到，除了存在被合成且作为有效光而使用的输出光的有效成分之外，还存在散逸的或进行不必要的照射的无效成分。即，在对来自多个光源的输出光进行合成的系统中，来自相对的光源的照射使光源的温度过度上升，这成为产生光源白化、寿命变短等的问题的原因。

对此，在本装置1中，采用了用于对光源灯7a～7d进行适当的温度管理的措施。即，在光源灯7a～7d上分别设置了冷却风扇21a～21d，根据情况来控制冷却风扇21a～21d的转速。由此，根据相对的光源灯的点亮状态，来进行使冷却风扇21a～21d的转速不同的控制，从而能够防止4个光源过度的温度上升。

参照图8来说明下述结构，即，为了对本装置1中的光源灯7a～7d进行适当的温度管理，进行光源灯的点亮状况的判断，并按照判断来驱动冷却风扇。图8是表示本装置1的光源灯以及冷却风扇进行的控制的构成的框图。

本装置1为了进行光源灯以及冷却风扇的控制，具备电源部30、控制部31以及存储部32。在电源部30中，光源灯7a、7b、7c、7d以及冷却风扇21a、21b、21c、21d分别独立相连，能够根据从控制部31接收的指示信息，对各个光源灯以及冷却风扇进行个别地驱动控制。

控制部31与电源部30连接，向电源部30发送与光源灯以及冷却风扇有关的电源的ON/OFF、驱动电压、驱动电流、送风控制(流量控制)等的指示信息，进行与全部光源灯以及冷却风扇有关的驱动控制的指示。因此，根据控制部31的驱动电压、驱动电流等，能够检测光源灯7a～7d的点亮状况。控制部31分别与转速传感器36a、36b、36c、36d、设置姿态传感器33、气压传感器34以及温度传感器35连接。

转速传感器36a～36d分别配设在冷却风扇21a～21d上，检测冷却风扇的转速，向控制部31发送检测信息。

设置姿态传感器33具备检测本装置1的设置姿态的功能，能够向控制部31发送检测信息。设置姿态传感器33配设在本装置1的壁体14(图3A～图3C)的内部(未图示)。作为传感器的材料，可以使用感压元件等。

气压传感器34能够检测本装置1被设置的场所的气压，向控制部31发送检测信息。气压传感器34与设置姿态传感器33相同，也使用感压元件等，并配设在本装置1的壁体14的内部或外部。

温度传感器35能够检测本装置1被设置的场所的气温，向控制部31发送检测信息。温度传感器35配设在本装置1的框体14的吸气口附近。

在存储部32中预先保存有根据从上述的各种传感器接收的信息来确定光源灯以及冷却风扇的控制条件的控制程序、数据库等。

接着，参照图9，对作为本发明的特征的、本装置1的光源灯7a～7d的温度管理的方法进行说明。即，对判断光源灯7a～7d的点亮状况并根据该点亮状况来控制冷却风扇21a～21d的转速的流程进行说明。

若冷却风扇的转速控制的流程开始，则利用两种分类来判断本装置1的设置场所的高度。即，本装置1具有气压传感器34，根据检测到的气压，判断是否是“高地”(步骤S1)。由此，根据气压和冷却风扇的冷却效率的关系的有关信息，并基于是否是“高地”，来选择冷却风扇的转速控制的指示。即，若是“高地”(“是”)，则前进至步骤S2a，若不是“高地”(“否”)，则前进至步骤S2b。

在步骤S2a、S2b中分别进行与本装置1的设置的姿态有关的判断。由于冷却风扇根据设置方向的不同其效率会产生差异，因此在本装置1中，根据设置的姿态是水平以及垂直中的哪一种，选择冷却风扇的转速控制的指示。即，若设置的姿态是垂直(“是”)，则从步骤S2a前进至步骤S3a，若设置的姿态是水平(“否”)，则前进至步骤S3b。同样，从步骤S2b前进至步骤S3c或步骤S3d。

在步骤S3a、S3b、S3c、S3d中分别对光源灯7a、7b(或光源灯7c、7d)等的相对的光源灯是否同时点亮进行判断。在相对的光源灯没有同时点亮的情况下，不会由于相互的照射而使温度上升，但若光源灯同时点亮，由于受到相互照射的影响，光源的温度会大幅上升。从而，通过相对的光源灯是否同时点亮来选择冷却风扇的转速控制的指示，前进至步骤S4a～S4h中的某一个步骤，确定冷却风扇21a～21d的转速。

另外，相对的光源灯的点亮状况的变化会因多种要因而发生。即，可能是在运转的管理上有意识地选择点亮状态的情况，或因光源灯的损坏而发生变化的情况等。通过根据点亮状况来控制冷却风扇的转速，能够避免过度的温度上升，此外，能够避免因使冷却风扇的转速上升至不必要的程度而产生不必要的噪音等。

通过以上的流程，在步骤S3a～S3d中进行光源灯的点亮状况的判断。如图8所示，冷却风扇的控制转速在1,800rpm～3,200rpm的范围内被分为8级(与步骤S4a～S4h对应)，按照点亮状况的判断结果，选择冷却风扇的转速。

此外，也可以利用温度传感器，判别设置本装置1周边的温度，来选择冷却风扇的转速控制的指示。即，在其他的条件相同的情况下，若周边温度高，则将转速的级别控制为较高的转速，若周边温度低，则将转速的级别控制为较低的转速。由此，不会使冷却风扇的转速不必要地上升，能够改善运转的静音性。因此，在图9中，例如，作为步骤S3a～S3d的下一步骤，可以设置与周边温度相对应的转速级别的选项。

另外，可以不通过设定传感器来获得设置场所的高度及设置姿态，可以构成为在设置时设定本装置1的高度设置姿态信息。

如上所述，根据本发明的投射式显示装置，在使用了多个光源的投射式显示装置中，能够高精度且可靠地进行光源的温度管理，抑制光源白化、寿命短、异化、亮度差等问题，从而实现小型、超高亮度、可靠性高的投射式显示装置。

另外，在上述的实施方式中使用了4个光源，不言而喻，即使光源数是2个或4个以上，也可以通过相同的方式来构成投射式显示装置。

Claims (5)

1.一种投射式显示装置，具备：

多个光源，包括至少一组相对的光源；

显示器件部；

光合成部，对所述多个光源的输出光进行合成；

聚光部，将所述光合成部的输出光向所述显示器件部传播；以及

投射部，利用所述显示器件部的输出光来投射影像，

该投射式显示装置的特征在于，还具备：

冷却部，分别配设在所述多个光源上，并且该冷却部具有风扇；以及

控制部，用于控制所述冷却部，

所述控制部被输入与所述一组相对的光源的点亮状况有关的信息，所述控制部根据所述信息来控制所述冷却部的风扇的转速。

2.如权利要求1所述的投射式显示装置，其特征在于，

还具备检测所述冷却部的风扇的转速的旋转检测部，根据从所述旋转检测部输出的信息，将所述冷却部的风扇的转速控制为规定的转速。

3.如权利要求1或2所述的投射式显示装置，其特征在于，

还具备气温检测部、气压检测部以及设置姿态检测部，根据从所述气温检测部、所述气压检测部及设置姿态检测部输出的信息以及与所述多个光源的点亮状况有关的信息，控制所述冷却部的风扇的转速。

4.如权利要求1或2所述的投射式显示装置，其特征在于，

在所述多个光源的各光源上配设的所述冷却部还具备导风通道以及在所述导风通道内设置的风量控制阀，根据与所述多个光源的点亮状况有关的信息，所述控制部控制所述冷却部的风扇的转速以及所述风量控制阀。

5.如权利要求3所述的投射式显示装置，其特征在于，

在所述多个光源的各光源上配设的所述冷却部还具备导风通道以及在所述导风通道内设置的风量控制阀，根据与所述多个光源的点亮状况有关的信息，所述控制部控制所述冷却部的风扇的转速以及所述风量控制阀。

Images